Beaugé L, Di Polo R
J Physiol. 1981 May;314:457-80. doi: 10.1113/jphysiol.1981.sp013719.
乌贼透析轴突中Na⁺的外流已被用于监测钠泵与Na⁺离子、K⁺离子和ATP相互作用的方向性。轴突处于这样的条件下,即大部分Na⁺外流通过ATP水解的完整循环经钠泵进行。
在含有310 mM - K⁺(内)、70 mM - Na⁺(内)和10 mM - K⁺的人工海水(ASW)中,去除ATP可使超过97%的Na⁺外流被消除。ATP以约200 μM的K₁/₂刺激Na⁺外流。这与从乌贼视神经分离的膜片段中哇巴因敏感的Na,K - ATP酶活性对ATP依赖性所发现的150 μM的K₁/₂相似。
ATP浓度降低100倍(从3 - 5 mM降至30 - 50 μM)使钠泵对K⁺(外)的表观亲和力增加约8倍。此外,K⁺(外)刺激的Na⁺外流的最大速率降低了类似的倍数。在用310 mM - K⁺(内)透析或无K⁺(内)的轴突中也观察到类似结果。
外部单价阳离子作为Na⁺外流激活剂的相对有效性是轴突内ATP浓度的函数。在3 - 5 mM - ATP时,有效性顺序为K⁺>NH₄⁺>Rb⁺。在30 - 50 μM - ATP时,顺序为NH₄⁺>>K⁺>>Rb⁺。这些结果不受去除K⁺(内)的影响。
当ATP浓度为3 mM且Na⁺(内)浓度为70 mM时,去除K⁺(内)使Na⁺的总外流轻微且可逆地增加(15%),而ATP依赖性Na⁺外流无变化。当ATP浓度降至30 - 50 μM或Na⁺(内)浓度降至5 - 10 mM时,去除K⁺(内)可逆地增加Na⁺的总外流和ATP依赖性外流。当ATP和Na⁺(内)同时降低时,Na⁺外流增加最大。海水中10⁻⁴M哇巴因可消除因排除K⁺(内)导致的ATP依赖性额外Na⁺外流。
在用0 K⁺(内) + 10 mM - K⁺ ASW透析的轴突中观察到的ATP依赖性Na⁺外流增加,在用310 mM - K⁺(内) + 450 mM - K⁺ ASW灌注的轴突中未见到。然而,两种实验条件都产生了类似的(且小的)不依赖ATP和哇巴因不敏感的Na⁺外流。这表明去除K⁺(内)对钠泵的影响不是由于同时发生的膜去极化。此外,这表明K⁺(内)对钠泵有抑制作用,且该作用被Na⁺(内)和ATP拮抗。
目前的结果与以下观点一致:钠泵(和Na,K - ATP酶)的相同构象可通过磷酸化后与外部K⁺相互作用以及再磷酸化前与内部K⁺相互作用而达到。这种酶构象产生一种酶 - K复合物,除非存在高浓度的ATP,K⁺离子不易从该复合物中释放。这也强调了ATP的非磷酸化调节作用。